JP2012068721A - 車群運行管理装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】双方向からの車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現する。
【解決手段】車群運行管理装置１０は、幹線道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機５０が設けられた複数の交差点のうち、幹線道路の上り方向の車群Ａと下り方向の車群Ｂとを同期させて通過させるための同期交差点を決定し、ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴを満たす同期交差点間の車群Ａの通過時間ｔ_上り及び車群Ｂの通過時間ｔ_上りに基づいて、車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りを決定する。また、交通量に基づいて、信号機５０の青現示時間を決定し、青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを周期Ｔで繰り返すように信号機５０を制御する。そして、車群Ａ及び車群Ｂが同期交差点を同期して通過するように、車群形成エリアに形成された車群の先頭車両へ流入タイミングを指示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、車群運行管理装置及びプログラムに関する。

従来、道路に沿って設置された走行誘導表示体を検出することで車両の走行状態を制御する車載制御装置と、道路に沿って配置された路側無線装置と車両に搭載された車載無線装置との間で無線通信を行う路車間通信システムと、この路車間通信システムを介して車両との間で走行に関する情報の授受を行う路側制御装置とを具備した自動走行支援システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の自動走行支援システムでは、車群からの通信によって信号機を制御し、車群を優先的に通過させる制御を行っている。

特開２０００−３０６１９４号公報

しかしながら、上記の特許文献１のシステムでは、一方向からの車群しか想定されておらず、これを上り方向及び下り方向の双方向からの車群に対して適用した場合には、それぞれの車群がある交差点を通過する度に、その交差点の信号機が青信号になるように制御されるため、従道路への青現示時間が非常に少なくなる場合があり、交通渋滞を招くおそれがある、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、双方向からの車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現することができる車群運行管理装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の車群運行管理装置は、制御対象道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機が設けられた複数の交差点のうち、前記制御対象道路の上り方向の車群と下り方向の車群とを同期させて通過させるための同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_下りで通過し、かつ前記時間ｔ_上り及び前記時間ｔ_下りが式「ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ（ただし、ｎは自然数）」を満たすような前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する速度決定手段と、前記制御対象道路及び前記従道路の交通量に基づいて、前記信号機の青現示時間を決定する青現示時間決定手段と、前記青現示時間決定手段により決定した青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを前記周期Ｔで繰り返すように前記信号機を制御する制御手段と、前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が前記同期交差点を同期して通過するように、前記制御対象道路へ流入するタイミングを前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群に指示する指示手段と、を含んで構成されている。

本発明の車群運行管理装置によれば、速度決定手段が、制御対象道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機が設けられた複数の交差点のうち、制御対象道路の上り方向の車群と下り方向の車群とを同期させて通過させるための同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_下りで通過し、かつ前記時間ｔ_上り及び前記時間ｔ_下りが式「ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ（ただし、ｎは自然数）」を満たすような前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する。また、青現示時間決定手段が、制御対象道路及び従道路の交通量に基づいて、信号機の青現示時間を決定する。

そして、制御手段が、青現示時間決定手段により決定した青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを周期Ｔで繰り返すように信号機を制御し、指示手段が、上り方向の車群及び下り方向の車群が同期交差点を同期して通過するように、制御対象道路へ流入するタイミングを上り方向の車群及び下り方向の車群に指示する。

このように、上り方向の車群及び下り方向の車群が同期交差点を同期して通過するように、信号機及び車群の速度を制御するため、双方向からの車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現することができる。

また、前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、各同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_ｋ上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_ｋ下りで通過し、かつ前記時間ｔ_ｋ上り及び前記時間ｔ_ｋ下りが式「ｔ_ｋ上り＋ｔ_ｋ下り＝ｐ_ｋＴ（ただし、ｐ_ｋは自然数）」を満たすような、前記同期交差点間毎の前記上り方向の車群の速度ｖ_ｋ上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_ｋ下りを決定するようにすることができる。

また、前記ｐ_ｋを、式「ｐ_ｋ＝ＲＯＵＮＤ（Ｌ_ｋ／α）」で定めることができる。ただし、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、丸め関数、αは、速度が一定の範囲に収まるようなｐ_ｋを定めるために設定した基準値である。

また、前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、該同期交差点間の距離Ｌを以下の式により求め、前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定するようにすることができる。

また、前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、該同期交差点間の距離Ｌを以下の式により求め、前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定するようにすることができる。

また、前記ｐ_ｋを、式「ｐ_ｋ＝ＲＯＵＮＤ（Ｌ_ｋ／α）」で定めることができる。ただし、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、丸め関数、αは、前記同期交差点を通過する前記上り方向の車群と前記下り方向の車群との同期タイミングが適当になるようなｐ_ｋを定めるために設定した基準値である。

また、前記青現示時間決定手段は、前記同期交差点以外の非同期交差点の信号機における青現示時間を、前記速度決定手段により決定された前記上り方向の車群の速度ｖ_上り、前記下り方向の車群の速度ｖ_下り、及び前記指示手段により指示された前記制御対象道路へ流入するタイミングに基づいて得られる前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が該非同期交差点を通過するための時間に基づいて決定し、前記指示手段は、前記青現示時間決定手段により決定された非同期交差点の青現示時間が第１の閾値より長い場合には、前記非同期交差点から前記制御対象道路への流入を禁止するように、従道路に存在する車両に指示するようにすることができる。非同期交差点の青現示時間が長い場合、すなわち従道路への青現示時間が短い場合には、従道路から制御対象道路へ流入する時間が十分に確保できないため、このような交差点での従道路から制御対象道路への流入を禁止することで、安全性を確保し、円滑な車群走行を実現することができる。

また、前記指示手段は、前記青現示時間決定手段により決定された非同期交差点の青現示時間が第２の閾値より短い場合には、該非同期交差点を、前記制御対象道路への流入を推奨する推奨交差点として設定し、設定した該推奨交差点の情報を、従道路に存在する車両に指示するようにすることができる。これにより、推奨交差点情報を受信した周辺車両は、経路選択の際に推奨交差点を経由する経路を優先的に選択することができ、制御対象道路の周辺エリアの渋滞を緩和することができる。

また、前記指示手段は、従道路に存在する車両から前記制御対象道路への流入要求を受信した場合に、該車両が制御対象道路の車群に合流することにより、該車群の車群長が、前記青現示時間及び前記上り方向の車群の速度ｖ_上りまたは前記下り方向の車群の速度ｖ_下りから定まる規定車群長を超えるか否かを判定し、超える場合には、前記制御対象道路への流入を禁止するように、前記車両へ指示することができる。これにより、制御対象道路における円滑な車群走行を保つことができる。

また、前記指示手段は、前記制御対象道路及び前記従道路の交通量、同期交差点か否か、並びに前記制御対象道路を含む周辺環境の情報の少なくとも１つに基づいて、各交差点を車群が通過する際の適正な車群長を算出し、該交差点を通過するときの車群長が前記適正な車群長となるように、車群を形成する各車両に車群編成を変更するように指示することができる。これにより、制御対象道路の周辺環境に応じて、より適切に円滑な車群走行を実現することができる。

また、本発明の車群運行管理プログラムは、コンピュータを、制御対象道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機が設けられた複数の交差点のうち、前記制御対象道路の上り方向の車群と下り方向の車群とを同期させて通過させるための同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_下りで通過し、かつ前記時間ｔ_上り及び前記時間ｔ_下りが式「ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ（ただし、ｎは自然数）」を満たすような前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する速度決定手段、前記制御対象道路及び前記従道路の交通量に基づいて、前記信号機の青現示時間を決定する青現示時間決定手段、前記青現示時間決定手段により決定した青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを前記周期Ｔで繰り返すように前記信号機を制御する制御手段、及び前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が前記同期交差点を同期して通過するように、前記制御対象道路へ流入するタイミングを前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群に指示する指示手段として機能させるためのプログラムである。

なお、本発明のプログラムを記憶する記憶媒体は、特に限定されず、ハードディスクであってもよいし、ＲＯＭであってもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤディスク、光磁気ディスクやＩＣカードであってもよい。更にまた、該プログラムを、ネットワークに接続されたサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の車群運行管理装置及びプログラムによれば、上り方向の車群及び下り方向の車群が予め定めた交差点を同期して通過するように、信号機及び車群の速度を制御するため、双方向からの車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現することができる、という効果が得られる。

本実施の形態の車***通流制御システムの概略を示すイメージ図である。 第１の実施の形態の車***通流制御システムの構成を示す概略図である。 第１の実施の形態の車群運行管理装置の構成を示すブロック図である。 第１の実施の形態における運行前処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 双方向の車群の同期を説明するための図である。 第２の実施の形態における運行前処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 同期交差点の決定の一例を示す図である。 同期交差点における通過時刻の決定の一例を示す図である。 非同期交差点における通過時刻の決定の一例を示す図である。 速度パターンの一例を示す図である。 第３の実施の形態の車***通流制御システムの構成を示す概略図である。 第３の実施の形態における運行前処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 第４の実施の形態における運行中処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 第５の実施の形態の車***通流制御システムの構成を示す概略図である。 第５の実施の形態における運行前処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。 周辺エリアの環境に基づく適正車群長を説明するための図である。 第５の実施の形態における運行中処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１に、本実施の形態の車***通流制御システムの適用場面の概略を示す。本システムによる制御対象の幹線道路（幹線車群制御エリア）と、その幹線道路と従道路とが交差する交差点に信号機が設けられている。幹線車群制御エリアの入口外側は車群形成エリアとなっており、幹線車群制御エリアの入り口に設けられた信号機によって、入口に到着した車両が群になり、車群が形成される。一方の車群形成エリアでは、上り方向の車群Ａが形成され、他方の車群形成エリアでは、下り方向の車群Ｂが形成される。幹線車群制御エリアの入口の信号機は、後述する処理により決定された周期及び青現示時間に従って制御され、車群形成エリアで形成された車群に対して、幹線車群制御エリアへの流入を指示する。幹線車群制御エリアに流入した車群は、後述する処理により、幹線車群制御エリア内の信号機を全て青信号で通過するように制御される。その際、車群Ａ及び車群Ｂは、予め定めた同期交差点を同期して通過するように制御される。

図２に、第１の実施の形態の車***通流制御システムの概略図を示す。第１の実施の形態の車***通流制御システムは、道路管理センタ等に設置された車群運行管理装置１０と、幹線車群制御エリアの各交差点及び入口に設けられ、車群運行管理装置１０により制御される信号機５０と、信号機５０及び車群運行管理装置１０からの指示により運行が制御される車両６０Ａ、６０Ｂと、を含んで構成されている。

車両６０Ａ、６０Ｂは、車群運行管理装置１０及び周辺車両との間で通信を行うための通信部６２と、車群運行管理装置１０からの指示に基づいて、自車両の走行速度を制御する走行速度制御部６４とを含んで構成されている。なお、車両６０Ａ及び車両６０Ｂ（車両６０Ｂは複数存在）により車群が形成されており、車両６０Ａは車群の先頭車両、車両６０Ｂは追従車両である。

車群運行管理装置１０は、図３に示すように、キーボードやマウス等で構成された、各種情報を入力操作するための入力部１２と、車***通流を制御する処理を実行するコンピュータ１４とを含んで構成されている。

コンピュータ１４は、車群運行管理装置１０全体の制御を司るＣＰＵ１６と、後述する運行前処理及び運行中処理を含む車群運行管理プログラム等の各種プログラムを記憶した記憶媒体としてのＲＯＭ１８と、ワークエリアとしてデータを一時的に格納するＲＡＭ２０と、各種情報が記憶された記憶手段としてのハードディスク（ＨＤＤ）２２と、入出力ポート（Ｉ／Ｏポート）２４と、車群を形成する車両との間で通信を行うための通信部２６と、ネットワークインターフェース（ネットワークＩ／Ｆ）２８と、これらを接続するバスとを含んで構成されている。

次に、第１の実施の形態の車***通流制御システムの動作について説明する。

まず、図４を参照して、第１の実施の形態の車群運行管理装置１０における運行前処理ルーチンについて説明する。

ステップ１００で、幹線車群制御エリア内の交差点情報を、入力部１２またはネットワークＩ／Ｆ２８を介して接続された外部装置から取得する。交差点情報には、交差点名称、幹線車群制御エリアの一方の入口からの距離等の情報が含まれる。

次に、ステップ１０２で、上記ステップ１００で取得した交差点情報に基づいて、上り方向の車群Ａ及び下り方向の車群Ｂを同期して通過させる同期交差点を決定する。例えば、主要交差点等を同期交差点として決定することができる。

次に、ステップ１０４で、信号機が幹線道路に対して青信号を点灯する青現示時間及び青信号を消灯する非青現示時間からなる信号の周期Ｔを決定する。信号の周期Ｔは、任意の時間を決定することができ、例えば１２０秒とすることができる。

次に、ステップ１０６で、幹線道路及びその幹線道路と交差する従道路の交通量データを、入力部１２またはネットワークＩ／Ｆ２８を介して接続された外部装置から取得する。

次に、ステップ１０８で、上記ステップ１０６で取得した交通量データに基づいて、同期交差点の信号機の青現示時間を決定する。例えば、幹線道路の交通量と従道路の交通量との割合に基づいて、上記ステップ１０４で決定した周期Ｔにおける青現示時間と非青現示時間との割合を定めて、青現示時間を決定することができる。

次に、ステップ１１０で、上記ステップ１０４で決定した周期Ｔに基づいて、幹線車群制御エリアを走行する車群の速度であって、車群Ａ及び車群Ｂが同期交差点を同期して通過するような車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りを決定する。より具体的には、上記ステップ１０２で決定した同期交差点間を、車群Ａが時間ｔ_上りで通過し、車群Ｂが時間ｔ_下りで通過し、かつ時間ｔ_上り及び時間ｔ_下りが下記（１）式を満たすような車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りを決定する。

ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ （ただし、ｎは自然数） ・・・（１）

例えば、上記ステップ１００で取得した交差点情報に基づいて得られる同期交差点間の距離をＬとすると、車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りが一定の場合には、車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りは、下記（２）式となる。

ｖ_上り＝Ｌ／ｔ_上り， ｖ_下り＝Ｌ／ｔ_下り ・・・（２）

また、ｖ_上り＝ｖ_下りかつ（１）式においてｎ＝１とした場合について説明する。図５に示すように、時刻ｔにおける車群Ａ及び車群Ｂの位置をとる。この際、同期交差点Ａ及び同期交差点Ｂにおいて、車群Ａ及び車群Ｂが重複するように、すなわち、同期交差点Ａ及び同期交差点Ｂを車群Ａ及び車群Ｂが同期して通過するようにする。この車群Ａ及び車群Ｂが同期交差点上で重複するタイミング毎に青信号を点灯すればよく、青信号点灯開始時点から次の青信号点灯開始時点が１周期Ｔとなる。ここで、同図より、ｖ_上り＝ｖ_下り＝Ｔ／２であるので、ｖ_上り及びｖ_下りは、ｖ_上り＝ｖ_下り＝２Ｌ／Ｔとして決定することができる。

なお、本ステップで決定した車群の速度と上記ステップ１０８で決定した青現示時間により、車群がある１点を通過するために要する時間で表される車群長が決定される。

次に、ステップ１１２で、上記ステップ１０２で決定した同期交差点以外の非同期交差点において、従道路に対する青現示時間、すなわち幹線道路に対する非青現示時間が十分に確保されているか否かを判定する。従道路への青現示時間が十分に確保されない場合には、この従道路から幹線道路へ流入しようとする車両が多い場合などに、交通混雑を引き起こしてしまうため、このような従道路からの車両の流入を禁止するための判定である。具体的には、車群Ａ及び車群Ｂの各々が非同期交差点上を通過する時間を青現示時間として決定する。例えば、図５の破線で示す位置の非同期交差点Ｃでは、周期Ｔのうちｔ_Ｂを青現示時間、ｔ_Ｒを非青現示時間とすることができる。この青現示時間ｔ_Ｂが所定の閾値時間ｔ_Ｂｔｈを超えている場合には、従道路に対して十分な青現示時間が確保できないと判定することができる。閾値時間ｔ_Ｂｔｈは、例えば２０秒と設定しておくことができる。従道路への十分な青現示時間が確保できない場合には、ステップ１１４へ移行し、確保できる場合には、ステップ１１６へ移行する。

ステップ１１４では、上記ステップ１１２で、従道路への十分な青現示時間が確保できないと判定された非同期交差点における従道路から幹線道路への進入禁止を設定して、ステップ１１６へ移行する。なお、進入禁止の設定は、例えば、従道路からの右折禁止、従道路からの進入禁止、従道路の通行禁止等のように段階的に設定してもよい。

ステップ１１６では、上記ステップ１０４で決定した信号の周期Ｔ、上記ステップ１１０で決定した青現示時間の情報を信号機制御装置（図示省略）へ出力し、信号機制御装置により、これらの情報及び基準時刻に基づいて各交差点の信号機５０が制御されるようにする。また、上記ステップ１１０で決定した車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りを車群形成エリアの車群Ａ及び車群Ｂの先頭車両６０Ａの各々に送信する。また、上記ステップ１１４で設定された進入禁止の情報を従道路に存在する車両へ送信して、処理を終了する。

上記の運行前処理が終了して、運行中処理が開始されると、信号機５０は、信号機制御装置により、車群運行管理装置１０から出力された周期Ｔ、青現示時間、及び基準時刻の情報に基づいて、青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを周期Ｔで繰り返すように制御される。なお、幹線車群制御エリアの入口の信号機については、車群形成エリアで形成された車群が幹線道路へ流入するタイミングを指示する役割を果たす。

そして、車群Ａ及び車群Ｂの先頭車両６０Ａの各々は、車群運行管理装置１０から送信された車群の速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りを走行速度制御部６４に設定して、走行速度制御部６４により、速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りで走行するように制御される。追従車両６０Ｂは、先頭車両６０Ａを追従走行することにより、車群として速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りで走行する。車群は、幹線車群制御エリアの入口の信号機により指示された流入タイミングで幹線車群制御エリアに流入し、速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りで走行することにより、幹線車群制御エリア内の信号を全て青信号で通過することができる。

また、従道路に存在する車両は、車群運行管理装置１０から進入禁止の情報を受信することにより、進入禁止が設定されている従道路を把握することができるため、幹線道路に流入しようとする場合や横断しようとする場合に、進入禁止が設定されていない従道路を選択するような対処が可能となる。

以上説明したように、第１の実施の形態の車***通流制御システムによれば、車群運行管理装置により、予め定めた同期交差点を上り方向の車群及び下り方向の車群が同期して通過するように、信号機及び車群の速度を制御するため、双方向の車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現することができ、従道路への青現示時間も確保できるため、幹線道路の周辺エリアの渋滞緩和を図ることもできる。

なお、第１の実施の形態では、幹線道路への流入タイミングを幹線車群制御エリアの入口の信号機により指示する場合について説明したが、車群運行管理装置から車群の先頭車両へ直接流入タイミングを指示するようにしてもよい。

また、第１の実施の形態では、車群の先頭車両が、走行速度制御部により、車群運行管理装置から指示された速度で走行するように制御される場合について説明したが、車群の先頭車両への速度の提示のみを行い、各車両はマニュアル操作により提示された速度で走行するようにしてもよい。

また、第１の実施の形態では、先頭車両を追従車両が追従走行することにより車群として走行する場合について説明したが、車群運行管理装置から各車両に対して流入タイミングや速度を送信することにより、車群として走行するように制御してもよい。

次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、交差点間で車群の速度を調整する場合について説明する。なお、第２の実施の形態の車***通流システムの概略構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

ここで、図６を参照して、第２の実施の形態の車***通流システムの車群運行管理装置１０のコンピュータ１４で実行される運行前処理ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の運行前処理と同一の処理については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップ１００で、幹線車群制御エリア内の交差点情報を取得し、次に、ステップ１０２で、同期交差点を決定する。例えば、図７に示すような交差点情報を用いて、複数の同期交差点（図中◎）を決定する。

次に、ステップ１０４で、信号の周期Ｔ（例えば、１２０秒）を決定する。次に、ステップ１０６で、幹線道路及び従道路の交通量データを取得し、次に、ステップ１０８で、同期交差点の信号機の青現示時間（例えば、７２秒）を決定し、ステップ１１０で、車群Ａの速度ｖ_上り及び車群Ｂの速度ｖ_下りを決定する。

次に、ステップ２００で、上記ステップ１０２で決定した同期交差点を上り方向の車群Ａ及び下り方向の車群Ｂが通過する時刻を決定する。例えば、基準時刻を０として、基準時刻０からの経過時間として通過時刻を決定することができる。図８に示すように、同期交差点での通過時刻は、周期Ｔの半分のｎ倍となるように設定する。ｎは任意の整数で、幹線車群制御エリアの入口からの距離に応じて定めることができる。なお、車群Ａの速度ｖ_上りと車群Ｂの速度ｖ_下りとが異なる場合には、同期交差点の通過時刻は、周期Ｔの半分のｎ倍でなくてもよい。

次に、ステップ２０２で、図９に示すように、同期交差点との距離及びその同期交差点の車群通過時刻に基づいて、非同期交差点の通過時刻を仮決定する。ここで、非同期交差点の非青現示時間、すなわち従道路に対する青現示時間（従道路占有時間）を求めて、従道路占有時間が所定の閾値時間ｔ_Ｓｔｈより短い場合には、その非同期交差点を車群Ａ及び車群Ｂが通過する時刻を微調整する。その際、交差点の前後区間の通過所要時間がある一定の幅の中に収まるようにする。

次に、ステップ２０４で、ステップ２００及び２０２で決定した各交差点の通過時刻、及び各交差点間の距離に基づいて、図１０に示すように、各交差点間（リンク）を走行する際の車群の速度ｖ_上り及びｖ_下りをリンク順に並べた速度パターンを計算する。

次に、ステップ１１６で、信号の周期Ｔ及び青現示時間の情報、並びに上記ステップ２００及び２０２で決定した各交差点の通過時刻に基づいて各交差点の信号機５０が制御されるように、決定した情報を出力する。また、上記ステップ２０４で計算した車群の速度パターンを車群形成エリアの先頭車両６０Ａに送信して、処理を終了する。

上記の運行前処理が終了して、運行中処理が開始されると、信号機５０は、信号機制御装置により、車群運行管理装置１０から出力された情報に基づいて制御される。

そして、車群の先頭車両６０Ａは、車群運行管理装置１０から送信された車群の速度パターンを走行速度制御部６４に設定して、走行速度制御部６４により、設定された速度パターンで走行するように制御される。追従車両６０Ｂは、先頭車両６０Ａを追従走行することにより、車群として設定された速度パターンで走行する。車群は、幹線車群制御エリアの入口の信号機により指示された流入タイミングで幹線車群制御エリアに流入し、設定された速度パターンで走行することにより、幹線車群制御エリア内の信号を全て青信号で通過することができる。

以上説明したように、第２の実施の形態の車***通流制御システムによれば、車群運行管理装置により、非同期交差点を通過する時刻を微調整し、この通過時刻に基づいて車群の速度パターンを計算して、予め定めた同期交差点を上り方向の車群及び下り方向の車群が同期して通過するように、信号機及び車群の速度パターンを制御するため、双方向の車群を考慮した場合でも、円滑な車群走行を実現することができ、従道路への青現示時間も確保できるため、幹線道路の周辺エリアの渋滞緩和を図ることもできる。

第２の実施の形態のように、同期交差点が複数存在する場合であって、同期交差点間の距離Ｌ_ｋが順にＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｍの場合には、下記（３）式を満たす時間ｔ_ｋ上り及びｔ_ｋ下りで同期交差点間を通過するように、区間毎の上り方向の所要通過時間ｔ_ｋ上り及び下り方向の所要通過時間ｔ_ｋ下りを決定する。

ｔ_ｋ上り＋ｔ_ｋ下り＝ｐ_ｋＴ ・・・（３）

そして、決定した区間毎の所要通過時間に基づいて、区間毎の上り方向の速度ｖ_ｋ上り及び下り方向の速度ｖ_ｋ下りを決定するようにしてもよい。ｐ_ｋは、車群の速度がある一定の範囲内となるような組み合わせを任意の方法で決定することができる。例えば、下記（４）式に従って、ｐ_ｋを決定することができる。

ｐ_ｋ＝ＲＯＵＮＤ（Ｌ_ｋ／α） ・・・（４）

ここで、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、四捨五入、切り捨て、切り上げ等の方法で正の実数ｘを自然数に丸める関数である。また、αは、任意に設定した基準値であり、例えば、下記（５）式のように定めることができる。

α＝ｍｉｎ（Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｍ） ・・・（５）

また、上記と同様に、同期交差点間の距離Ｌ_ｋが順にＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｍの場合に、下記（６）式のように同期交差点間の距離Ｌを求めて、第１の実施の形態と同様の処理により車群の速度を決定してもよい。

この場合、同期交差点間における上り方向の車群及び下り方向の車群の通過が、完全に同期した状態とはならないが、Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、・・・、Ｌ_ｍの距離差が小さい場合には、略同期させることができる。また、全区間を同じ速度で車群を走行させることになるため、加減速が生じず、環境に対して好影響となる。

また、下記（７）式のように距離Ｌを求めて、第１の実施の形態と同様の処理により車群の速度を決定してもよい。

ここで、ｐ_ｋは自然数であり、あらゆるｐ_ｋの組み合わせの中から、同期交差点を通過する上り方向の車群と下り方向の車群との同期タイミングが適当である組み合わせを設定する。なお、ｐ_ｋは、（４）式及び（５）式により決定することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、車群運行管理装置で得られた情報を周辺車両が経路を選択する際に利用する場合について説明する。

図１１に、第３の実施の形態の車***通流制御システムの概略図を示す。第１の実施の形態と異なり、各車両６０Ａ、６０Ｂがカーナビゲーション装置等で構成された経路選択部６６を備えている。

次に、図１２を参照して、第３の実施の形態の車***通流制御システムの車群運行管理装置３１０のコンピュータ１４で実行される運行前処理ルーチンについて説明する。

ステップ３００で、第１の実施の形態における運行前処理のステップ１００〜１１０と同様の処理により、同期交差点、信号の周期Ｔ、青現示時間、及び車群の速度ｖ_上り、速度ｖ_下りを決定する決定処理を実行する。

次に、ステップ１１２で、従道路に対する青現示時間が十分に確保されているか否かを判定する。確保できる場合には、ステップ３０２へ移行し、確保できない場合には、ステップ１１６へ移行する。

ステップ３０２では、上記ステップ１１２で従道路への十分な青現示時間が確保できると判定された非同期交差点について、従道路から幹線道路への流入及び横断を推奨する推奨交差点として設定し、ステップ１１６で、上記ステップ３０２で設定した推奨交差点の情報を含む各種情報を出力及び送信して、処理を終了する。

幹線道路周辺の車両６０Ａ、６０Ｂでは、車群運行管理装置３１０から送信された推奨交差点の情報を受信し、経路選択部６６に設定する。そして、経路選択部６６では、幹線道路への流入及び横断を含む経路を選択する際に、推奨交差点を経由する経路を優先的に選択するようにする。

以上説明したように、第３の実施の形態によれば、従道路への青現示時間が十分に確保される交差点を、流入及び横断の推奨交差点として設定し、各車両においてこの推奨交差点の情報を用いて経路を選択することにより、幹線道路を含む周辺道路の渋滞緩和が図れる。

次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態では、従道路から幹線道路の車群への合流の許否を、車群長に基づいて判定する場合について説明する。なお、第４の実施の形態の車***通流システムの概略構成は第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

ここで、図１３を参照して、第４の実施の形態の車***通流制御システムの車群運行管理装置１０のコンピュータ１４で実行される運行中処理ルーチンについて説明する。

ステップ４００で、従道路から幹線道路へ流入しようとしている車両（以下、流入予定の車両という）からの流入リクエストを受信したか否かを判定する。流入リクエストは、流入予定の車両が存在する従道路（交差点名）、及び上り方向の車線及び下り方向の車線のいずれに流入しようとしているかの情報を含む。流入リクエストを受信した場合には、ステップ４０２へ移行し、受信していない場合には、受信するまで本ステップの判定を繰り返す。

ステップ４０２では、幹線車群制御エリア内の車群を形成する各車両の位置情報を取得し、流入予定の車両を合流させるのに適した車群を探索する。例えば、流入予定の車両が存在する従道路との交差点へ接近している車群を、合流させるのに適した車群として探索することができる。

次に、ステップ４０４で、上記ステップ４０２で探索した車群の車群長が、流入地点の交差点における信号の青現示時間、及び車群の速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りから定まる規定車群長より短いか否かを判定する。流入予定の車両が車群に合流することにより、その車群の車群長が規定車群長を超える場合には、その車群が、幹線車群制御エリア内の交差点を青信号で通過することができない場合が生じるため、そのような車群には合流させないようにする必要がある。探索した車群の車群長が規定車群長より短い場合には、ステップ４０６へ移行し、規定車群長を超える場合には、ステップ４０２へ戻って、次の車群を探索する。

ステップ４０６では、上記ステップ４０４で、車群長が規定車群長より短いと判定された車群が、流入予定の車両が存在する従道路との交差点に接近するタイミング、または通過するタイミングに基づいて、流入予定の車両に流入許可の情報を送信する。なお、流入予定の車両を車群の前方に合流させる場合には、車群が交差点に接近するタイミングに基づいて、流入予定の車両を幹線道路へ流入させ、車群と合流するまでは速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下り以下で走行し、車群と合流後には速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りで走行するような速度パターンもあわせて指示する。また、流入予定の車両を車群の後方に合流させる場合には、車群が交差点を通過するタイミングに基づいて、流入予定の車両を幹線道路へ流入させ、車群と合流するまでは速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下り以上で走行し、車群と合流後には速度ｖ_上りまたは速度ｖ_下りで走行するような速度パターンもあわせて指示する。

以上説明したように、第４の実施の形態によれば、車群長が規定車群長より短い車群に流入予定の車両を合流させることで、従道路から幹線道路へ流入する車両が存在する場合でも、円滑な車群走行を実現することができる。

次に、第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態では、交差点を通過する際の適正な車群長を交差点毎に算出して、その適正車群長で各交差点を通過するように車群の編成を変更する場合について説明する。

図１４に、第５の実施の形態の車***通流制御システムの概略図を示す。第１の実施の形態と異なり、各車両６０Ａ、６０Ｂが、車両の速度、加速度、操舵角を含む走行状態を制御する走行制御部６８を備えている。

次に、図１５を参照して、第５の実施の形態の車***通流制御システムの車群運行管理装置５１０のコンピュータ１４で実行される運行前処理ルーチンについて説明する。なお、第１及び第３の実施の形態の運行前処理と同一の処理については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

ステップ３００で、第１の実施の形態における運行前処理のステップ１００〜１１０と同様の処理により、同期交差点、信号の周期Ｔ、青現示時間、及び車群の速度ｖ_上り、速度ｖ_下りを決定する決定処理を実行する。

次に、ステップ５００で、適正車群長を算出する対象となる交差点をリストアップする。例えば、上記ステップ１０２で決定した同期交差点以外の非同期交差点をリストアップしたり、上記ステップ１０６で取得した交通量データに基づいて、交通量の多い交差点をリストアップしたり、周辺エリアが郊外か市街地か等の周辺環境情報を取得して、郊外と市街地との境界にあたる交差点をリストアップしたりすることができる。図１６に示すように、郊外から市街地に入る幹線道路の場合には、郊外では交差点間の距離が長く、市街地では交差点間の距離が短いため、車群長を市街地では短く、郊外では長くすることが適している。

次に、ステップ５０２で、上記ステップ５００でリストアップした各交差点について、適正車群長を算出する。例えば、規定車群長に所定の係数を乗算して適正車群長を算出することができる。所定の係数は、交通量データに基づいてリストアップした交差点であれば、交通量に応じた値とすることができる。

そして、ステップ１１６で、上記ステップ５０２で算出した適正車群長の情報を含む各種情報を出力及び送信して、処理を終了する。

次に、図１７を参照して、第５の実施の形態の車***通流制御システムの車群運行管理装置５１０のコンピュータ１４で実行される運行中処理ルーチンについて説明する。

ステップ５５０で、幹線車群制御エリア内の車群を形成する各車両の位置情報を取得する。次に、ステップ５５２で、適正車群長が定められた交差点に接近する車群の車群長が適正車群長を超過しているか否かを判定する。超過している場合には、ステップ５５４へ移行する。

ステップ５５４では、上記ステップ５５２で、適正車群長を超過していると判定された車群を構成する各車両に対して、車群長が適正車群長を超過しないように、車群の編成を変更する指示を送信する。例えば、車間距離を短くしたり、２列走行から３列走行等のように並列数を増加させたりすることができる。具体的には、上記のような車群編成の変更を実現するための速度パターン、加速度パターン、操舵パターン等を対象車両へ送信する。

また、直近の交差点で幹線道路から離脱する車両を車群の後方へ移動させることで、実質的に車群長を短くするようにしてもよい。また、右折車線の無い交差点から右折で離脱する車両や、混雑している従道路へ離脱する車両等も同様に車群の後方へ移動させるようにするとよい。

以上説明したように、第５の実施の形態によれば、各交差点の状況に応じた適正車群長を算出して、車群長が適正車群長を超過しないように車群の編成を変更するため、幹線道路を含む周辺環境に対応した円滑な車群の走行制御を実現することができる。

なお、上記各実施の形態では、取得した交通量データに基づいて信号機の青現示時間を決定する場合について説明したが、幹線道路の需要が少ない場合には、信号機の幹線道路に対する青現時を定められた青現示時間より早く打ち切ってもよいし、青現時を行わないようにしてもよい。例えば、実際に車群が通過し終わった時点で青現時を打ち切ったり、ある周期において、幹線道路を走行する車群が存在しない場合には、青現示を行わないようにしたりすることができる。

１０、３１０、５１０ 車群運行管理装置
１２ 入力部
１４ コンピュータ
１６ ＣＰＵ
１８ ＲＯＭ
２０ ＲＡＭ
２２ ＨＤＤ
２６ 通信部
５０ 信号機
６０Ａ、６０Ｂ 車両

Claims (11)

1. 制御対象道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機が設けられた複数の交差点のうち、前記制御対象道路の上り方向の車群と下り方向の車群とを同期させて通過させるための同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_下りで通過し、かつ前記時間ｔ_上り及び前記時間ｔ_下りが以下の式を満たすような前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する速度決定手段と、
   ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ （ただし、ｎは自然数）
   前記制御対象道路及び前記従道路の交通量に基づいて、前記信号機の青現示時間を決定する青現示時間決定手段と、
   前記青現示時間決定手段により決定した青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを前記周期Ｔで繰り返すように前記信号機を制御する制御手段と、
   前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が前記同期交差点を同期して通過するように、前記制御対象道路へ流入するタイミングを前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群に指示する指示手段と、
   を含む車群運行管理装置。
2. 前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、各同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_ｋ上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_ｋ下りで通過し、かつ前記時間ｔ_ｋ上り及び前記時間ｔ_ｋ下りが以下の式を満たすような、前記同期交差点間毎の前記上り方向の車群の速度ｖ_ｋ上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_ｋ下りを決定する請求項１記載の車群運行管理装置。
   ｔ_ｋ上り＋ｔ_ｋ下り＝ｐ_ｋＴ （ただし、ｐ_ｋは自然数）
3. 前記ｐ_ｋを、以下の式で定めた請求項２記載の車群運行管理装置。
   ｐ_ｋ＝ＲＯＵＮＤ（Ｌ_ｋ／α）
   ただし、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、丸め関数、αは、速度が一定の範囲に収まるようなｐ_ｋを定めるために設定した基準値である。
4. 前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、該同期交差点間の距離Ｌを以下の式により求め、前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する請求項１記載の車群運行管理装置。
   

   
5. 前記速度決定手段は、前記同期交差点が複数存在し、該同期交差点間距離がＬ_ｋ（ｋ＝１，２，３・・・ｍ）の場合に、該同期交差点間の距離Ｌを以下の式により求め、前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する請求項１記載の車群運行管理装置。
   

   
6. 前記ｐ_ｋを、以下の式で定めることができる。
   ｐ_ｋ＝ＲＯＵＮＤ（Ｌ_ｋ／α）
   ただし、ＲＯＵＮＤ（ｘ）は、丸め関数、αは、前記同期交差点を通過する前記上り方向の車群と前記下り方向の車群との同期タイミングが適当になるようなｐ_ｋを定めるために設定した基準値である。
7. 前記青現示時間決定手段は、前記同期交差点以外の非同期交差点の信号機における青現示時間を、前記速度決定手段により決定された前記上り方向の車群の速度ｖ_上り、前記下り方向の車群の速度ｖ_下り、及び前記指示手段により指示された前記制御対象道路へ流入するタイミングに基づいて得られる前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が該非同期交差点を通過するための時間に基づいて決定し、
   前記指示手段は、前記青現示時間決定手段により決定された非同期交差点の青現示時間が第１の閾値より長い場合には、前記非同期交差点から前記制御対象道路への流入を禁止するように、従道路に存在する車両に指示する
   請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の車群運行管理装置。
8. 前記指示手段は、前記青現示時間決定手段により決定された非同期交差点の青現示時間が第２の閾値より短い場合には、該非同期交差点を、前記制御対象道路への流入を推奨する推奨交差点として設定し、設定した該推奨交差点の情報を、従道路に存在する車両に指示する請求項７記載の車群運行管理装置。
9. 前記指示手段は、従道路に存在する車両から前記制御対象道路への流入要求を受信した場合に、該車両が制御対象道路の車群に合流することにより、該車群の車群長が、前記青現示時間及び前記上り方向の車群の速度ｖ_上りまたは前記下り方向の車群の速度ｖ_下りから定まる規定車群長を超えるか否かを判定し、超える場合には、前記制御対象道路への流入を禁止するように、前記車両へ指示する請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の車群運行管理装置。
10. 前記指示手段は、前記制御対象道路及び前記従道路の交通量、同期交差点か否か、並びに前記制御対象道路を含む周辺環境の情報の少なくとも１つに基づいて、各交差点を車群が通過する際の適正な車群長を算出し、該交差点を通過するときの車群長が前記適正な車群長となるように、車群を形成する各車両に車群編成を変更するように指示する請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の車群運行管理装置。
11. コンピュータを、
    制御対象道路と従道路とが交差する複数の交差点であって、所定の周期Ｔで青現示時間及び非青現示時間を繰り返す信号機が設けられた複数の交差点のうち、前記制御対象道路の上り方向の車群と下り方向の車群とを同期させて通過させるための同期交差点間を、前記上り方向の車群が時間ｔ_上りで通過し、前記下り方向の車群が時間ｔ_下りで通過し、かつ前記時間ｔ_上り及び前記時間ｔ_下りが以下の式を満たすような前記上り方向の車群の速度ｖ_上り及び前記下り方向の車群の速度ｖ_下りを決定する速度決定手段と、
    ｔ_上り＋ｔ_下り＝ｎＴ （ただし、ｎは自然数）
    前記制御対象道路及び前記従道路の交通量に基づいて、前記信号機の青現示時間を決定する青現示時間決定手段、
    前記青現示時間決定手段により決定した青現示時間分の青信号の点灯と消灯とを前記周期Ｔで繰り返すように前記信号機を制御する制御手段、及び
    前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群が前記同期交差点を同期して通過するように、前記制御対象道路へ流入するタイミングを前記上り方向の車群及び前記下り方向の車群に指示する指示手段
    として機能させるための車群運行管理プログラム。

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